Influence of reversible smoothing parameters on the stiffness indicator of the stress state scheme

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The aim of this work is to determine the influence of reversible smoothing parameters on the stiffness index of the stress state scheme and to identify rational parameters for the strengthening process. The research was carried out using the software SOLIDWORKS 2019 (for 3D design) and the finite element method based on the computer program ANSYS Workbench 19.1 (for construction of the mathematical model). In order to obtain the optimal value of the stiffness index for the stress state scheme of parts reinforced by reversible smoothing, the Microsoft Visual Studio 2012 computer program was used, with programming in Python to identify rational parameters for reversible smoothing. The influence of the main technological parameters of reversible smoothing on the formation of the maximum residual stress intensity and the stiffness index of the residual stress scheme in strengthened parts was determined. On the basis of the statistical analysis of the obtained data, rational strengthening modes have been established, which ensure the formation of the maximum possible stiffness index of the stress state scheme in the deformation zone: the longitudinal feed rate in the range of 0.07–0.08 mm/rev; the rotation frequency of the blank in the range of 280–300 rpm; the radial stress value in the range of 0.25–0.28 mm; the initial setting angle of the working tool at 90º; the amplitude of the reversible rotation angle of the working tool in the range of ±55º–±60º; and the reversible rotation frequency of the working tool in the range of 270–300 double pass per min. The rational reinforcement modes obtained by reversible smoothing make it possible to achieve the maximum possible high rigidity of the stress scheme, resulting in improved mechanical properties of the machined parts. Future research could be directed towards refining the mathematical models describing the reversible smoothing process and carrying out experimental work to identify the optimum machining modes for different materials.

About the authors

Huu Hai Nguyen

Air Force Officer College

Email: nquan6799@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-7909-385X

S. A. Zaides

Irkutsk National Research Technical University

Email: zsa@istu.edu
ORCID iD: 0000-0001-9416-7749

References

  1. Кисленко А.С., Храмцов Р.О. Изменение технического состояния автомобиля в процессе эксплуатации // Научный Альманах. 2020. № 2-2. С. 48–53. EDN: WKQAOC.
  2. Марьина Н.Л., Овчинникова Е.В. Исследование характера отказов кривошипно-шатунного механизма высокофорсированного дизеля // Современные материалы, техника и технологии. 2015. № 3. С. 154–161. EDN: VEJBBX.
  3. Чибухчян С.С., Чибухчян О.С., Чибухчян Г.С. Повышение механических свойств тонкостенных деталей транспортных средств и горных машин // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2024. № 2. С. 27–33. https://doi.org/10.31857/S0235711924020043. EDN: QWIHDQ.
  4. Нотин И.А., Киселев И.А., Синавчиан С.Н. Влияние метода механической обработки на усталостную прочность деталей машиностроения из дисперсно-упрочненных полимерных композиционных материалов // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2019. № 6. С. 12–16. https://doi.org/10.30987/article_5ce675a169dde6.03417198. EDN: UVAIRO.
  5. Овчинников В.В., Сбитнев А.Г., Поляков Д.А. Влияние размеров литого ядра на свойства точечных соедиенений алюминиевых сплавов // Технология металлов. 2023. № 10. С. 20–27. https://doi.org/10.31044/1684-2499-2023-0-10-20-27. EDN: GXCHOI.
  6. Мураткин Г.В., Сарафанова В.А. Правка валов поверхностным пластическим деформированием с упругим изгибом заготовки в процессе обработки // Вестник машиностроения. 2020. № 5. С. 62–66. https://doi.org/10.36652/0042-4633-2020-5-62-66. EDN: XOFABQ.
  7. Дин Кай Цзянь. Выбор оптимального способа поверхностного пластического деформирования // Интерактивная наука. 2023. № 7. С. 52–54. https://doi.org/10.21661/r-560324. EDN: PAOSTN.
  8. Savel’ev A.V., Bobrovskii N.M. Dry machining of machine parts: surface plastic deformation // Russian Engineering Research. 2024. Vol. 44. Iss. 2. P. 250–253. https://doi.org/10.3103/s1068798x24020230.
  9. Гвоздев А.Е., Кузовлева О.В. Экстремальные эффекты прочности и пластичности в металлических гетерофазных слитковых и порошковых системах и композиционных материалах: монография. Тула: Тульский государственный университет, 2020. 498 с. EDN: USTZWB.
  10. Киричек А.В., Баринов С.В., Куканова Н.А. Оценка влияния пластической деформации на коррозионную стойкость сталей // Вестник машиностроения. 2024. Т. 103. № 10. С. 853–858. https://doi.org/10.36652/0042-4633-2024-103-10-853-858. EDN: GUJTNK.
  11. Букатый А.С., Букатый С.А. Расчёты деталей на прочность с учётом жёсткости напряжённого состояния // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2022. Т. 21. № 1. С. 34–41. https://doi.org/10.36652/10.18287/2541-7533-2022-21-1-34-41.
  12. Грушко О.В. Параметр напряженного состояния, учитывающий свойства материала, и его влияние на пластичность // Вестник национального технического университета Украины «Киевский политехнический институт». Серия: Машиностроение. 2012. № 64. С. 220–226.
  13. Митрофанова К.С. Влияние поверхностного пластического деформирования мультирадиусным роликом на структурно-фазовое состояние и микротвердость образцов из стали 45 // Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2022. № 3. С. 4–12. https://doi.org/10.26730/1999-4125-2022-3-4-12. EDN: ZCGGKB.
  14. Пат. № 2758713, Российская Федерация, C1, В24В 39/04. Способ поверхностного пластического деформирования наружных поверхностей тел вращения / С.А. Зайдес, Хыу Хай Нгуен; заявитель и правообладатель Иркутский национальный исследовательский технический университет. Заявл. 14.01.2021; опубл. 01.11.2021.
  15. Зайдес С.А., Нгуен Хыу Хай. Влияние основных параметров реверсивного поверхностного пластического деформирования на напряженно-деформированное состояние цилиндрических деталей // Системы. Методы. Технологии. 2022. № 3. С. 7–15. https://doi.org/10.18324/2077-5415-2022-3-7-15. EDN: WLQLFZ.
  16. Зайдес С.А., Нгуен Хыу Хай. Влияние реверсивного поверхностного пластического деформирования на изменение зеренной структуры углеродистой стали // Черные металлы. 2023. № 6. С. 61–70. https://doi.org/10.17580/chm.2023.06.09. EDN: CJOCDE.
  17. Saurabh A., Joshi K., Verma P.C. Load-dependent finite element wear simulation of semi-metallic and ceramic friction materials using ANSYS // Transactions of the Indian Institute of Metals. 2023. Vol. 76. P. 2473–2482. https://doi.org/10.1007/s12666-023-02917-1.
  18. Birosz M.T., Andó M., Jeganmohan S. Finite element method modeling of additive manufactured compressor wheel // Journal of The Institution of Engineers (India): Series D. 2021. Vol. 102. P. 79–85. https://doi.org/10.1007/s40033-021-00251-8.
  19. Yu Wen Yan, Qiang Lei. Finite element analysis of finishing mill roll based on ANSYS // Applied Mechanics and Materials. 2013. Vol. 321-324. P. 226–229. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.321-324.226.
  20. Фам Д.Ф. Напряженно-деформированное состояние цилиндрических деталей при поперечной обкатке плоскими инструментами // Вестник науки и образования Северо-Запада России. 2015. Т. 1. № 2. С. 8–17. EDN: VNUJSX.
  21. Сивак Р.И., Сивак И.О. Пластичность металлов при сложном нагружении // Вестник национального технического университета Украины «Киевский политехнический институт». Серия: Машиностроение. 2010. № 60. С. 129–132. EDN: VAXVQN.
  22. Букатый А.С., Букатый С.А., Сурков О.С., Сараев А.С. Оптимизация конструкции авиационных деталей на основе критерия жёсткости напряжённого состояния // Материалы пула научно-практических конференций (г. Сочи, 23–27 января 2023 г.). Керчь: КГМТУ, 2023. С. 319–321. EDN: ROADZE.
  23. Митрофанов Ю.П., Гончарова Е.В., Zhou H., Wilde G., Хоник В.А. Релаксация модуля сдвига в металлическом стекле pd40ni40p20 после пластической деформации кручением под давлением // Релаксационные явления в твердых телах: матер. XXIV Междунар. конф. (г. Воронеж, 24–27 сентября 2019 г.). Воронеж: ВГТУ, 2019. С. 40–41. EDN: JKTVOS.
  24. Тамаркин М.А., Тищенко Э.Э., Шведова А.С. Увеличение жизненного цикла изделий при обработке деталей динамическими методами поверхностного пластического деформирования // Автоматизация. Современные технологии. 2018. T. 72. № 9. С. 403–408. EDN: RYUJBN.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).